О ПЕРСПЕКТИВАХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СХЕМ КОСМИЧЕСКИХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ С ИНЕРТНЫМ И ЭНЕРГОНЕСУЩИМ РАБОЧИМ ТЕЛОМ

© С.Н.Худяков
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и научное прогнозирование"
2001 г.

Максимальная скорость космического летательного аппарата (КЛА) с инертным рабочим телом, с энергоустановкой постоянной мощности и двигательной установкой с постоянной скоростью истечения составляет 80,5% от предельной скорости Vm КЛА с энергоустановкой постоянной мощности и имеет место при оптимальном числе Циолковского z=3,92155 и оптимальной скорости истечения.

Разгон с переменной скоростью истечения позволяет повысить скорость КЛА до величины порядка (0,98-0,99) Vm. Ценой повышения скорости до величины, близкой к предельной скорости Vm, является увеличение числа Циолковского до величины Z=40-50, TO есть увеличение стартовой массы КЛА примерно на порядок по сравнению с КЛА с постоянной скоростью истечения.

Одним из путей достижения скорости, превышающей предельную скорость Vm КЛА с энергоустановкой постоянной мощности, является использование схемы КЛА со «сжигаемой» энергоустановкой. Данная схема предусматривает использование энергоустановки в качестве рабочего тела. Другого рабочего тела в составе КЛА нет. Энергоустановка КЛА выполнена из большого числа однотипных энергетических модулей, каждый из которых начинает вырабатывать энергию в момент старта КЛА. При разгоне КЛА модули поочерёдно «сжигаются», то есть служат источником рабочего тела.

Скорость КЛА со «сжигаемой» энергоустановкой существенно превышает предельную скорость КЛА с энергоустановкой постоянной мощности и не имеет теоретического предела. Так для КЛА с относительной массой энергоустановки 100-1000 она равна соответственно (l,90-2,43)Vm.

На основании вышеизложенного можно сделать принципиально важный вывод о том, что через какое-то время, после реализации основных направлений по повышению скорости КЛА с инертным рабочим телом, должен произойти возврат к схеме КЛА с энергонесущим рабочим телом. В качестве энергонесущего рабочего тела может использоваться энергоустановка, например, модульного типа, модули которой будут по¬очерёдно «сжигаться».

В связи с перспективностью схемы КЛА со «сжигаемой» энергоустановкой представляется целесообразным в ближайшие десятилетия начать исследовательские работы по созданию «всеядных» электроракетных двигательных установок или каких-либо других устройств разгона, способных разгонять инертное рабочее тело, образующееся при переработке элементов конструкции модулей энергоустановки.